,
Τα πρώτα αστέρια στο σύμπαν μπορεί να είχαν πάνω από 10.000 φορές τη μάζα του ήλιου, δηλαδή περίπου 1.000 φορές μεγαλύτερη από τα μεγαλύτερα αστέρια που ζουν σήμερα, σύμφωνα με μια νέα μελέτη. ,
Σήμερα, τα μεγαλύτερα αστέρια έχουν 100 ηλιακές μάζες. Όμως το πρώιμο σύμπαν ήταν ένα πολύ πιο εξωτικό μέρος, γεμάτο με αστέρια μεγα-γίγαντες που ζούσαν γρήγορα και πέθαιναν πολύ, πολύ νέοι, διαπίστωσαν οι ερευνητές.
Και όταν αυτοί οι καταδικασμένοι γίγαντες πέθαναν, οι συνθήκες δεν ήταν ποτέ κατάλληλες για να ξανασχηματιστούν.
Οι κοσμικοί σκοτεινοί αιώνες
Πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν δεν είχε αστέρια. Δεν υπήρχε τίποτα περισσότερο από μια ζεστή σούπα ουδέτερων αερίων, που αποτελούνταν σχεδόν εξ ολοκλήρου από υδρογόνο και ήλιο. Με την πάροδο εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών, ωστόσο, αυτό το ουδέτερο αέριο άρχισε να συσσωρεύεται σε όλο και πιο πυκνές σφαίρες ύλης. Αυτή η περίοδος είναι γνωστή ως ο κοσμικός σκοτεινός αιώνας.
Στο σύγχρονο σύμπαν, οι πυκνές μπάλες ύλης καταρρέουν γρήγορα και σχηματίζουν αστέρια. Αλλά αυτό συμβαίνει επειδή το σύγχρονο σύμπαν έχει κάτι που έλειπε από το πρώιμο σύμπαν: πολλά στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο. Αυτά τα στοιχεία είναι πολύ αποτελεσματικά στο να ακτινοβολούν ενέργεια μακριά. Αυτό επιτρέπει στις πυκνές μάζες να συρρικνώνονται πολύ γρήγορα, καταρρέοντας σε αρκετά υψηλές πυκνότητες ώστε να πυροδοτηθεί η πυρηνική σύντηξη – η διαδικασία που τροφοδοτεί τα αστέρια συνδυάζοντας ελαφρύτερα στοιχεία σε βαρύτερα.
Αλλά ο μόνος τρόπος για να προκύψουν βαρύτερα στοιχεία είναι μέσω της ίδιας διαδικασίας πυρηνικής σύντηξης. Πολλαπλές γενιές αστέρων που σχηματίστηκαν, έκαναν σύντηξη και πέθαναν εμπλούτισαν το σύμπαν στη σημερινή του κατάσταση.
Χωρίς την ικανότητα ταχείας έκλυσης θερμότητας, η πρώτη γενιά αστέρων έπρεπε να σχηματιστεί κάτω από πολύ διαφορετικές και πολύ πιο δύσκολες συνθήκες. ,
Ψυχρά μέτωπα
Για να κατανοήσει το παζλ αυτών των πρώτων άστρων, μια ομάδα αστροφυσικών στράφηκε σε εξελιγμένες προσομοιώσεις σε υπολογιστές των σκοτεινών αιώνων για να καταλάβει τι συνέβαινε τότε. Ανέφεραν τα ευρήματά τους τον Ιανουάριο σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε στη βάση δεδομένων preprint arXiv και υποβλήθηκε για αξιολόγηση από ομοτίμους στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Η νέα εργασία περιλαμβάνει όλα τα συνήθη κοσμολογικά συστατικά: σκοτεινή ύλη που βοηθά στην ανάπτυξη των γαλαξιών, την εξέλιξη και τη συσσώρευση ουδέτερου αερίου και ακτινοβολία που μπορεί να ψύξει και μερικές φορές να αναθερμάνει το αέριο. Αλλά η εργασία τους περιλαμβάνει κάτι που λείπει από άλλες: ψυχρά μέτωπα &ndash- γρήγορα κινούμενα ρεύματα ψυχρής ύλης &ndash- που χτυπούν σε ήδη σχηματισμένες δομές.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένας πολύπλοκος ιστός αλληλεπιδράσεων προηγήθηκε του πρώτου σχηματισμού άστρων. Τα ουδέτερα αέρια άρχισαν να συγκεντρώνονται και να συσσωρεύονται. Το υδρογόνο και το ήλιο απελευθέρωσαν λίγη θερμότητα, η οποία επέτρεψε στις συστάδες του ουδέτερου αερίου να φτάσουν σιγά-σιγά σε υψηλότερες πυκνότητες.
Όμως οι συστάδες υψηλής πυκνότητας έγιναν πολύ θερμές, παράγοντας ακτινοβολία που διέσπασε το ουδέτερο αέριο και το εμπόδισε να κατακερματιστεί σε πολλές μικρότερες συστάδες. Αυτό σημαίνει ότι τα αστέρια που δημιουργήθηκαν από αυτές τις μάζες μπορούν να γίνουν απίστευτα μεγάλα.
Υπερμεγέθη αστέρια
Αυτές οι παλινδρομικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ ακτινοβολίας και ουδέτερου αερίου οδήγησαν σε τεράστιες συγκεντρώσεις ουδέτερου αερίου&ndash- οι απαρχές των πρώτων γαλαξιών. Το αέριο βαθιά μέσα σε αυτούς τους πρωτο-γαλαξίες σχημάτισε ταχέως περιστρεφόμενους δίσκους προσαύξησης &ndash- δακτυλίους ύλης με γρήγορη ροή που σχηματίζονται γύρω από ογκώδη αντικείμενα, συμπεριλαμβανομένων των μαύρων οπών στο σύγχρονο σύμπαν,
Εν τω μεταξύ, στις εξωτερικές άκρες των πρωτογαλαξιών, ψυχρά μέτωπα αερίων έπεφταν βροχή. Τα ψυχρότερα, πιο ογκώδη μέτωπα διείσδυσαν στους πρωτογαλαξίες μέχρι το δίσκο προσαύξησης.
Αυτά τα ψυχρά μέτωπα έπεσαν πάνω στους δίσκους, αυξάνοντας γρήγορα τόσο τη μάζα όσο και την πυκνότητά τους σε ένα κρίσιμο όριο, επιτρέποντας έτσι την εμφάνιση των πρώτων άστρων.
Εκείνα τα πρώτα αστέρια δεν ήταν απλά συνηθισμένα εργοστάσια σύντηξης. Ήταν γιγάντιες μάζες ουδέτερου αερίου που άναβαν τους πυρήνες σύντηξης με τη μία, παρακάμπτοντας το στάδιο όπου κατακερματίζονται σε μικρά κομμάτια. Η προκύπτουσα αστρική μάζα ήταν τεράστια.
Αυτά τα πρώτα αστέρια θα ήταν απίστευτα φωτεινά και θα είχαν εξαιρετικά σύντομη ζωή, λιγότερο από ένα εκατομμύριο χρόνια. (Τα αστέρια στο σύγχρονο σύμπαν μπορούν να ζήσουν δισεκατομμύρια χρόνια). Μετά από αυτό, θα είχαν πεθάνει σε μανιώδεις εκρήξεις υπερκαινοφανών εκρήξεων. ,
Αυτές οι εκρήξεις θα είχαν μεταφέρει τα προϊόντα των αντιδράσεων εσωτερικής σύντηξης &ndash- στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο &ndash- τα οποία στη συνέχεια τροφοδότησαν τον επόμενο γύρο σχηματισμού άστρων. Αλλά τώρα, μολυσμένη από βαρύτερα στοιχεία, η διαδικασία δεν θα μπορούσε να επαναληφθεί και αυτά τα τέρατα δεν θα εμφανίζονταν ποτέ ξανά στην κοσμική σκηνή.
